Wat is thermisch vet?Eigenschappen en gebruik

Thermisch vet helpt warmte tussen hete delen zoals CPU's en GPU's en hun koelunits over te dragen, meestal koellichamen.Dit artikel kijkt naar de belangrijke rol van thermisch vet, die de samenstelling, kwaliteiten en hoe deze te gebruiken om een ​​goede warmteoverdracht te garanderen.We zullen verschillende soorten thermisch vet bespreken, waaronder siliconen, metaal, keramiek, op koolstof gebaseerd en vloeibaar metaal, en hoe elk aan specifieke behoeften voldoet.Het artikel legt ook de juiste manier uit om thermisch vet op CPU's toe te passen, gemeenschappelijke fouten en mythen te vermijden, om zijn brede rol te tonen bij het stabiel en efficiënt houden van elektronische apparaten.

Catalogus

Figuur 1: Thermisch vet

Hoe verbetert thermisch vet de warmtegeleiding?

Thermisch vet, algemeen bekend als thermische pasta, is belangrijk bij het beheren van warmte in elektronische apparaten.De primaire functie is om warmteoverdracht te stimuleren van een heter onderdeel, zoals een CPU of GPU, tot een koelere, zoals een koellichaam, door de luchthiaten tussen hun oppervlakken te vullen.Op moleculair niveau verklaren verschillende mechanismen hoe thermisch vet de warmtegeleiding verbetert:

De oppervlakken van zowel de warmtebron (bijvoorbeeld een CPU) als de koellichaam lijken glad tot het blote oog, maar zijn eigenlijk ruw en onvolmaakt op een microscopische schaal.Deze onvolkomenheden creëren kleine luchthiaten wanneer de oppervlakken in contact komen, en omdat lucht een slechte warmtegeleider is, belemmeren deze openingen de thermische overdracht.Thermisch vet vult deze openingen en vervangt de lucht door een materiaal met een veel hogere thermische geleidbaarheid, waardoor de warmteoverdrachtsefficiëntie wordt verbeterd.

Thermisch vet wordt gemaakt van een basismateriaal zoals siliconen of synthetische olie gemengd met thermisch geleidende deeltjes zoals metalen, keramiek of koolstof.Deze deeltjes vormen een netwerk van warmtegeleidingspaden door het vet, waardoor warmte efficiënter kan reizen dan alleen door het basismateriaal.Dit netwerk stimuleert de algehele thermische geleidbaarheid van de interface.

De efficiëntie van warmteoverdracht over een interface is omgekeerd evenredig met zijn thermische weerstand.Door het contact tussen de warmtebron en de gootsteen te verbeteren en een geleidend medium te bieden, vermindert thermisch vet de thermische weerstand op het grensvlak.Dit resulteert in effectievere warmtedissipatie.

Soorten thermische vetten

Op siliconen gebaseerde vetten: dit zijn de meest gebruikte thermische vetten voor algemene doeleinden.Ze bevatten siliconenoliën gemengd met metalen of keramische geleidende deeltjes zoals zinkoxide of aluminiumoxide.Ze zijn kosteneffectief en bieden matige thermische geleidbaarheid.

Figuur 2: Siliconen-gebaseerde vetten

Op metaal gebaseerde vetten: Deze vetten bevatten metalen deeltjes zoals zilver, aluminium of koper, die uitstekende warmtegeleiders zijn.Op metaal gebaseerde vetten bieden een hogere thermische geleidbaarheid dan op siliconen gebaseerde en zijn ideaal voor krachtige toepassingen, zoals in gaming-pc's of servers.

Figuur 3: Geta-gebaseerde vetten

Op keramiek gebaseerde vetten: Deze vetten bevatten geen metalen deeltjes en zijn samengesteld uit keramische geleiders zoals aluminiumnitride, boornitride of siliciumcarbide.Op keramische gebaseerde vetten zijn niet-elektrisch geleidend, waardoor ze goed zijn voor toepassingen waar elektrische geleidbaarheid een risico kan vormen.

Op koolstof gebaseerde vetten: inclusief grafiet of diamantpoeder, deze vetten maken gebruik van de hoge thermische geleidbaarheid van koolstofmaterialen.Diamantpoeder biedt een superieure thermische geleidbaarheid en wordt gebruikt in toepassingen die uitzonderlijke warmtedissipatie vereisen.

Figuur 4: Geve op basis van koolstof

Vloeibare metaal smeersen: Bestaande uit legeringen zoals gallium, deze vetten hebben een hoge thermische geleidbaarheid en worden gebruikt in extreme prestatietoepassingen.Ze zijn echter elektrisch geleidend en mogelijk corrosief voor aluminium, waardoor een zorgvuldige toepassing nodig is.

Figuur 5: vloeistofmetaal vetten

Correcte toepassing van thermisch vet op CPU's

Stap 1: Verzamel uw materialen

Voordat u begint, zorg er voor u:

• Thermisch vet

• Isopropylalcohol (minimaal 70%)

• pluisvrije doek of koffiefilter

• Plastic kaart (optioneel, voor het verspreiden van pasta)

• CPU en koeler

Stap 2: Bereid het werkgebied voor

Opgezet in een schone, stofvrije en goed verlichte ruimte.Grond jezelf om statische schade aan componenten te voorkomen.Gebruik een antistatische polsbandje of raak periodiek een geaard metalen object aan.

Stap 3: Reinig het CPU -oppervlak

Als u oude thermische pasta vervangt of een nieuwe CPU reinigt, reinigt u het oppervlak grondig.Demper een pluisvrije doek met isopropylalcohol en veeg het CPU-oppervlak voorzichtig weg.Laat het volledig drogen.

Figuur 6: Het reinigen van de CPU en koellichaamoppervlakken

Stap 4: Breng het thermische vet aan

Breng een kleine hoeveelheid thermisch vet aan - over de grootte van een erwt of een dunne lijn over het CPU -centrum.Te veel of te weinig kan problemen veroorzaken.

Figuur 7: het thermische vet toepassen

Stap 5: Verspreid de pasta (optioneel)

Voor zelfs dekking kunt u de pasta spreiden met een plastic kaart.Pas op dat u te veel pasta gebruikt en luchtbellen maakt.

Stap 6: Installeer de CPU -koeler

Plaats de koeler gelijkmatig op de CPU.Druk een beetje naar beneden om goed contact met de thermische pasta te garanderen en zet de koeler vast volgens de instructies van de fabrikant.Vermijd het draaien of schuiven van de koeler om luchtzakken te voorkomen.

Stap 7: Sluit de koeler aan op stroom

Sluit de koeler aan op de CPU -fankop van het moederbord om deze van stroom te voorzien.

Afbeelding 8: De CPU -ventilator verbinden met het moederbord

Stap 8: Test het systeem

Uw systeem versterken.Voer het BIOS in om te controleren of de CPU -temperatuur normaal leest en of de CPU -ventilator wordt herkend en functioneert.Controleer de CPU -temperatuur onder belasting om ervoor te zorgen dat alles werkt zoals verwacht.

Figuur 9: Test het systeem

Veel voorkomende fouten en mythen bij het aanbrengen van thermisch vet

• Te veel thermisch vet aanbrengen

Een veel voorkomende misvatting is dat meer thermische pasta leidt tot betere koeling.In werkelijkheid is het doel van Thermal Grease om microscopische onvolkomenheden op de CPU en koellichaamoppervlakken te vullen om de warmtegeleiding te verbeteren.Het is niet bedoeld om te fungeren als de primaire warmtegeleider.Overmatige toepassing kan de warmtebron isoleren, waardoor de warmteoverdrachtsefficiëntie wordt verminderd.Een dunne, gelijkmatig gespreide laag, ongeveer de dikte van een vel papier, of een kleine puntgrote stip in het midden die zich onder de druk van de koellichaam verspreidt, is ideaal.

• Oud thermisch vet hergebruiken

Het hergebruiken van oud thermisch vet na het demonteren van een koellichaam of het veranderen van componenten is een andere veel voorkomende fout.Gebruikt thermisch vet kan uitdrogen en zijn thermische geleidbaarheid verliezen.Wanneer componenten worden gescheiden, is het het beste om de oude pasta volledig schoon te maken en een nieuwe laag aan te brengen om een ​​optimaal thermisch contact te garanderen.

• Gebruik van onjuiste soorten thermisch vet

Verschillende thermische vetten zijn ontworpen voor specifieke toepassingen en voorwaarden.Sommige pasta's bevatten metaalgebaseerde verbindingen en zijn elektrisch geleidend, waardoor een risico met zich meebrengt als ze zich op elektrische componenten verspreiden en een kortsluiting veroorzaken.Kies een niet-geleidende pasta voor algemeen gebruik, tenzij u zeker bent van de geleidbaarheidseigenschappen van het product en de veilige toepassing ervan.

• Geloven dat alle thermische pasta's hetzelfde zijn

Er bestaat een mythe dat alle thermische pasta's even goed presteren, dus de keuze doet er niet toe.In werkelijkheid variëren thermische pasta's in samenstelling - sommige omvatten zilver- of keramische deeltjes om de thermische geleidbaarheid te verbeteren.Deze verschillen kunnen de prestaties beïnvloeden, vooral bij het high-performance computing thermisch beheer.Het onderzoeken en selecteren van een pasta die past bij uw specifieke behoeften en budget is de moeite waard.

• Applicatiemethoden negeren

De effectiviteit van thermische pasta kan sterk worden beïnvloed door hoe goed deze wordt toegepast.Gemeenschappelijke methoden omvatten de stip-, line- en spread -methoden.Elk heeft voordelen, afhankelijk van het processortype en het ontwerp van het koellichaam.CPU's met meerdere kernen kunnen bijvoorbeeld profiteren van de lijnmethode, waardoor alle cores voldoende dekking krijgen.Inzicht in de meest geschikte applicatiemethode voor uw hardware zorgt voor efficiënte dekking zonder overloop.

• Verwaarderen om de oppervlakken voor te bereiden

Het correct bereiden van de oppervlakken van de CPU en het koellichaam voor het aanbrengen van thermisch vet wordt vaak over het hoofd gezien.Stof, olie of residu kan een barrière creëren die effectieve warmteoverdracht remt.Beide oppervlakken reinigen met een pluisvrije doek en isopropylalcohol voordat u de pasta aanbrengt om ervoor te zorgen dat ze schoon en droog zijn.

Rol van thermisch vet

De onderstaande tabel vergelijkt de thermische prestaties van een processor met en zonder de toepassing van thermisch vet.

Aspect	Zonder thermisch vet	Met thermisch vet
Warmte Overdrachtsefficiëntie	Contact tussen processor en koellichaam is minder effectief vanwege microscopisch onvolkomenheden en luchthiaten, resulterend in suboptimale thermische geleidbaarheid en Hogere thermische weerstand.	Vullen Microscopische luchtopeningen tussen de processor en koellichaam, waardoor thermisch wordt verbeterd geleidbaarheid en het verminderen van thermische weerstand.
Temperatuur Verordening	Hoger operationele temperaturen	Lager operationele temperaturen
	Thermisch Throttling: hogere kans op prestatievermindering om oververhitting te voorkomen	Versterkt Prestaties: verminderde thermische smoor
	Verminderd Component levensduur: langdurige hoge temperaturen verkorten de levensduur	Toegenomen Levensduur: betere warmte -dissipatie verhoogt de levensduur van de componenten
	Systeem Stabiliteit: hogere temperaturen veroorzaken ongevallen of onverwachte sluitingen	Stabiliteit: Cooler -processor werkt betrouwbaarder, vermindert crashes of shutdowns
Algemeen Systeemprestaties	Verminderd Mogelijkheid om hoge kloksnelheden te behouden	Meer stabiel en beter presterend systeem
	Afgenomen Algemene efficiëntie	In stand houden Piekprestaties voor langere periodes
	Merkbaar Draai de gebruikerservaring op tijdens computationele taken en gaming	Gunstig voor hoge verwerkingsstaken zoals gaming en videobewerking
		Soepeler Prestaties en mogelijk langere intervallen tussen hardware -upgrades
Kwantitatief Analyse	Inactief Temperatuur: 40 ° C	Inactief Temperatuur: 35 ° C
	Laden Temperatuur: 85 ° C	Laden Temperatuur: 70 ° C
	Thermisch Weerstand: 0,5 ° C/W	Thermisch Weerstand: 0,2 ° C/W

Samenstelling en eigenschappen van thermisch vet

Chemische samenstelling

Thermisch vet bestaat uit een basismateriaal, siliconen of niet-silicon, gemengd met geleidende vulstoffen.Deze keuzes beïnvloeden de thermische en elektrische geleidbaarheid en andere fysieke eigenschappen.

Basismateriaal

Op siliconen gebaseerde vetten zijn populair vanwege hun thermische stabiliteit en weerstand tegen afbraak over een breed temperatuurbereik.Ze bieden ook een goede elektrische isolatie, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen die deze eigenschap nodig hebben.

Niet-silicone basen, zoals synthetische oliën of esters, worden gebruikt wanneer lage bloedingen en lage verdampingssnelheden belangrijk zijn.Deze hebben de voorkeur in scenario's waarbij siliconenverontreiniging problematisch kan zijn, zoals in optische of automobieltoepassingen.

Geleidende vulstoffen

Metaaloxiden, zoals zinkoxide en aluminiumoxide, worden vaak gebruikt omdat ze de thermische geleidbaarheid in evenwicht brengen met elektrische isolatie.

Metallische vulstoffen, waaronder zilver, aluminium en koperen deeltjes, stimuleren de thermische geleidbaarheid maar verhogen ook de elektrische geleidbaarheid, die niet geschikt is voor alle toepassingen.

Koolstofgebaseerde materialen zoals grafiet en koolstofnanobuisjes, evenals keramische deeltjes, worden gebruikt voor een hoge thermische geleidbaarheid zonder het risico op elektrische geleiding.

Fysieke eigenschappen

Thermische geleidbaarheid: dit meet het vermogen van het materiaal om warmte over te dragen.Thermische vetten hebben thermische geleidbaarheid van 0,5 tot 10 w/mk, met gespecialiseerde typen die hogere waarden bereiken.Hogere thermische geleidbaarheid betekent effectievere warmteoverdracht.

Viscositeit: viscositeit beïnvloedt hoe gemakkelijk het vet kan worden toegepast en de dikte van de laag gevormd tussen oppervlakken.Lagere viscositeitsgemeentjes verspreiden zich gemakkelijk en passen bij dunne toepassingen, terwijl hogere viscositeitsvetten beter zijn voor grotere openingen of ruwe oppervlakken.

Thermische impedantie: thermische impedantie meet de weerstand tegen warmtestroom, rekening houdend met zowel thermische geleidbaarheid als vetlaagdikte.Lagere thermische impedantie is beter voor efficiënte warmteoverdracht.

Bedrijfstemperatuurbereik: het temperatuurbereik van het vet moet overeenkomen met de operationele omstandigheden van het apparaat of de machines.Sommige vetten zijn ontworpen voor extreme temperaturen, zowel laag als hoog.

Duurzaamheid: na verloop van tijd kan thermisch vet uitdrogen, uitharden of migreren van het toepassingsgebied, waardoor de effectiviteit wordt verminderd.De vetformulering beïnvloedt zijn duurzaamheid en hoe vaak deze opnieuw moet worden toegepast.

Verschillende methoden voor het toepassen van thermisch vet

Geautomatiseerde dispensing -systemen

Geautomatiseerde dispensingsystemen zorgen voor de consistente en precieze toepassing van thermisch vet in professionele instellingen.Deze systemen kunnen worden geprogrammeerd om de exacte hoeveelheid pasta die vereist is in de specifieke locatie op een CPU of GPU worden afgezien, waardoor de menselijke fouten en variatie in toepassingsdikte worden geminimaliseerd.Deze automatisering versnelt ook het assemblageproces in productieomgevingen.

Afbeelding 10: Geautomatiseerd dispensiesysteem

Laserondersteunde toepassing

Een geavanceerde methode omvat het gebruik van lasertechnologie.Lasers verwarmen het thermische vet enigszins vóór het aanbrengen, waardoor de viscositeit voor een meer uniforme verspreiding over het chipoppervlak wordt verminderd.Deze techniek is met name handig voor dikkere pasta's of wanneer precisie vereist is.

Schermafdruktechnieken

Aangepast van de productie -industrie van elektronica is het schermafdrukken efficiënt thermische pasta.Een masker definieert het applicatiegebied en een ontroperingsachtig gereedschap spreidt de pasta gelijkmatig over het masker en zorgt voor een uniforme laag met precieze randen.Deze methode is het beste om meerdere processors tegelijkertijd samen te stellen.

Afbeelding 11: Thermisch vet aanbrengen via schermafdrukken

Nauwkeurige stencilmethoden

Stencilmethoden omvatten het plaatsen van een stencil over de CPU of GPU met openingen waarbij de pasta moet worden toegepast.Het thermische vet wordt verspreid over het stencil en overtollig wordt verwijderd, waardoor de consistente dikte en de vorm van de uitgeoefende pasta zorgt.

Figuur 12: Stencil -methode

Materiaaltoepassing van faseverandering

Faseveranderingsmaterialen (PCM's) smelten en stollen bij specifieke temperaturen, het absorberen of vrijgeven van warmte in het proces.PCM's kunnen worden aangebracht als pads of vellen die smelten en zich aan het oppervlak van de chip conformeren wanneer ze worden verwarmd.Hoewel geen traditionele pasta, bieden PCMS een innovatief alternatief, waardoor consistente thermische geleidbaarheid wordt geboden zonder de puinhoop van vloeibare verbindingen.

Ultrasone toepassing

Ultrasone applicatie maakt gebruik van trillingen om thermische pasta gelijkmatig over het chipoppervlak gelijkmatig te verdelen.Deze techniek is ideaal voor het bereiken van een micro-dunne laag pasta, in zeer nauwkeurige omgevingen.Het helpt ook om luchtbellen te elimineren die de thermische geleidbaarheid kunnen belemmeren.

Driedimensionaal afdrukken van thermische verbindingen

Opkomende technologie zorgt voor 3D -afdrukken van thermische verbindingen, waardoor een nauwkeurige afzetting van thermische pasta in patronen mogelijk is die warmteoverdracht optimaliseren.Door de geometrie van de pasta -toepassing aan te passen volgens de warmte -output van verschillende chipgebieden, kan deze methode in de toekomst een revolutie teweegbrengen in de toepassing van thermische interfacematerialen.

Conclusie

Thermisch vet is goed voor het beheren van de warmte in elektronische apparaten, waardoor ze grote invloed hebben op hoe goed ze werken, hoe betrouwbaar ze zijn en hoe lang ze duren.Dit artikel benadrukt het belang van het kiezen van het juiste thermische vet door de verschillende typen te onderzoeken en hoe ze worden toegepast.Inzicht in hoe thermisch vet werkt, door de warmtebestedingen te verbeteren, de thermische weerstand te verlagen of de warmteoverdracht te stimuleren, toont zijn rol bij het ontwerpen en handhaven van elektronica.Nieuwe applicatiemethoden zoals geautomatiseerde systemen, laserondersteunde technieken en 3D-afdrukken van thermische verbindingen suggereren een toekomst waarin precieze en efficiënt thermisch beheer mogelijk is.Naarmate de technologie vordert, zorgt doorlopend onderzoek naar thermisch vet, zorgt ervoor dat elektronische apparaten boven verwachtingen presteren in een snel evoluerende technische wereld.

Veelgestelde vragen [FAQ]

1. Wat is het verschil tussen thermische gel en thermisch vet?

Thermische gel en thermisch vet zijn materialen die worden gebruikt om de warmteoverdracht tussen componenten zoals de CPU van een computer en de koellichaam te verbeteren.Het belangrijkste verschil ligt in hun fysieke eigenschappen en applicatiemethoden.Thermisch vet is een viskeuze pasta die handmatige toepassing vereist, waardoor het zich gelijkmatig verspreidt om microscopische gaten tussen oppervlakken te vullen.Aan de andere kant is thermische gel vaak verkrijgbaar in vooraf aangebrachte pads of als een semi-vaste vaste stof die gemakkelijker te hanteren en aan te brengen is, maar het biedt mogelijk niet altijd een effectieve laag van de warmteoverdracht vanwege de vooraf gedefinieerde dikte en minder flexibiliteit in het vullenongelijke oppervlakken.

2. Waar zet je thermisch vet?

Thermisch vet wordt aangebracht op het oppervlak van de processor (CPU of GPU) voordat een koelapparaat wordt bevestigd zoals een koellichaam of vloeistofkoelblok.Breng een dunne, zelfs laag direct op het oppervlak van de chip aan waar de warmte wordt gegenereerd.Deze laag fungeert als een medium naar efficiënt overbrenging van de chip van de chip naar de koeler, waardoor de prestaties van het apparaat worden geoptimaliseerd door de operationele temperatuur te verlagen.

3. Wat zijn de nadelen van thermisch vet?

Het aanbrengen van thermisch vet kan rommelig zijn.Het vereist precisie en elke overtollige toepassing kan leiden tot morsen op andere componenten.

Na verloop van tijd kan thermisch vet uitdrogen, zijn thermische geleidbaarheid verliezen of zelfs lekken tussen de oppervlakken, waardoor herapplicatie nodig is.

Sommige thermische vetten bevatten geleidende materialen die, indien onjuist toegepast, kunnen leiden tot kortsluiting of schade aan elektronische componenten.

4. Hoe lang is thermisch vet goed?

De effectiviteit van thermisch vet duurt tussen 3 en 5 jaar, afhankelijk van de kwaliteit van het vet en de omstandigheden waaronder het apparaat werkt.Na verloop van tijd kan het uitdrogen of afbreken als gevolg van de warmtecycli die het ondergaat, wat de effectiviteit ervan bij het overbrengen van warmte vermindert.Het is raadzaam om thermisch vet te controleren en te vervangen als de apparaattemperaturen ongewoon beginnen te stijgen of als het apparaat al enkele jaren in gebruik is.

5. Hoe bewaar je thermisch vet?

Om ervoor te zorgen dat thermisch vet zijn werkzaamheid behoudt, bewaar het deze op een koele, droge plaats weg van direct zonlicht.De dop van de vetbuis moet veilig worden vastgedraaid om het binnendringen en het drogen van het vet te voorkomen.Houd het rechtop om lekken te voorkomen en zorg ervoor dat de samenstelling ervan consistent blijft voor een optimale toepassing wanneer het volgende wordt gebruikt.Vermijd extreme temperaturen omdat ze de chemische structuur van het vet kunnen veranderen, wat de prestaties ervan beïnvloedt.